c/c++ 智能指针 shared_ptr 使用

智能指针 shared_ptr 使用

上一篇智能指针是啥玩意，介绍了什么是智能指针。

这一篇简单说说如何使用智能指针。

一，智能指针分3类：今天只唠唠shared_ptr

• shared_ptr
• unique_ptr
• weak_ptr

二，下表是shared_ptr和unique_ptr都支持的操作

操作	功能描述
shared_ptr<T> sp	空智能指针，可以指向类型为T的对象
unique_ptr<T> up	空智能指针，可以指向类型为T的对象
p	将p用作一个条件判断，如果p指向一个对象，则为true
*p	解引用p，获得它指向的对象
p->mem	等价于(*p).mem，访问p所指对象的mem成员
p.get()	返回p中保存的指针。如果指向的对象已经被释放，就是一个危险的指针
swap(p, q)或者p.swap(q)	交换p和q中的指针

上面操作的验证代码

#include <memory>
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

class Test{
public:
  Test(int d = 0):data(d){cout << "cr:" << data << endl;}
  ~Test(){cout << "fr:" << data << endl;}
  void fun(){
    cout << "Test func(" << data << ")" << endl;
  }
private:
  int data;
};
int main(){
  //shared_ptr<Test> sp = make_shared<Test>();
  Test* pt = new Test();
  shared_ptr<Test> sp(pt);
  if(sp){
    cout << "sp指向了对象" << endl;
  }
  (*sp).fun();
  shared_ptr<int> isp;
  if(!isp){
    cout << "isp没有指向对象" << endl;
  }
  Test* tmp1 = sp.get();
  auto sp1 = make_shared<Test>(10);
  Test* tmp2 = sp1.get();
  swap(sp, sp1);
  tmp1->fun();//0
  tmp2->fun();//10
  //sp和sp1所指向的对象被交换了
  sp.get()->fun();//10
  sp1.get()->fun();//0

}

三，下表是shared_ptr独有的操作

操作	功能描述
make_shared<T>(args)	返回shared_ptr，指向一个动态分配的类型为T的对象。使用args初始化此对象。
shared_ptr p(q)	p是q的拷贝；递增q中的计数器。q中的指针必须能转化成T*。
p = q	p和q都是shared_ptr，所保存的指针必须能相互转换。递减p的引用计数；递增q的引用计数；如果p的引用计数变为0，则释放p管理的对象的内存。
p.unique()	如果p.use_count()为1，则返回true；否则返回false
p.use_count()	返回与p共享对象的智能指针的数量；性能很低，用于调试。

上面操作的验证代码

  shared_ptr<Test> tsp = make_shared<Test>(11);
  cout << tsp.use_count() << endl;//1
  //tsp1和tsp指向相同的对象，这个对象的计数器加1
  shared_ptr<Test> tsp1(tsp);
  cout << tsp.use_count() << endl;//2
  //用tsp1改变了对象的data的值,所以用tsp再访问这个对象，发现对象被改变了
  tsp1->setData(111);
  tsp->fun();//111                                                              

  shared_ptr<Test> q(new Test(20));
  cout << q.use_count() << endl;//1
  cout << tsp.use_count() << endl;//2
  //如果q不是智能指针,q指向的Test(20)这块内存就泄露了
  //q是智能指针，所以自动释放了Test(20)这块内存
  q = tsp;
  cout << q.use_count() << endl;//3
  cout << tsp.use_count() << endl;//3
  if(!q.unique()){
    cout << "不是只有一个智能指针指向了某个对象" << endl;
  }

四，智能指针作为函数的返回值

shared_ptr<Test> hun(int d){
  return make_shared<Test>(d);
}
void use_hun1(int d){
  shared_ptr<Test> p = hun(d);
  p->fun();
}//p离开作用域后，它指向的内存会被自动释放
shared_ptr<Test> use_hun2(int d){
  shared_ptr<Test> p = hun(d);//计数器为1
  return p;//返回p时，计数器递增，为2
}//离开作用域后，计数器递减，为1，因为不为0，所以不会释放

一到四的小例子：

include <memory>
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

class Test{
public:
  Test(int d = 0):data(d){cout << "cr:" << data << endl;}
  ~Test(){cout << "fr:" << data << endl;}
  void fun(){
    cout << "Test func(" << data << ")" << endl;
  }
  void setData(int d){
    data = d;
  }
private:
  int data;
};

//test3 智能指针作为函数的返回值
shared_ptr<Test> hun(int d){
  return make_shared<Test>(d);
}
void use_hun1(int d){
  shared_ptr<Test> p = hun(d);
  p->fun();
}//p离开作用域后，它指向的内存会被自动释放
shared_ptr<Test> use_hun2(int d){
  shared_ptr<Test> p = hun(d);//计数器为1
  return p;//返回p时，计数器递增，为2
}//离开作用域后，计数器递减，为1，因为不为0，所以不会释放
int main(){
  //test1 shared_ptr和unique_ptr都支持的操作
  /*
  //shared_ptr<Test> sp = make_shared<Test>();
  Test* pt = new Test();
  shared_ptr<Test> sp(pt);
  if(sp){
    cout << "sp指向了对象" << endl;
  }
  (*sp).fun();
  shared_ptr<int> isp;
  if(!isp){
    cout << "isp没有指向对象" << endl;
  }
  Test* tmp1 = sp.get();
  auto sp1 = make_shared<Test>(10);
  Test* tmp2 = sp1.get();
  swap(sp, sp1);
  tmp1->fun();
  tmp2->fun();
  sp.get()->fun();
  sp1.get()->fun();
  */

  //test2 shared_ptr独有的操作
  /*
  shared_ptr<Test> tsp = make_shared<Test>(11);
  cout << tsp.use_count() << endl;//1
  //tsp1和tsp指向相同的对象，这个对象的计数器加1
  shared_ptr<Test> tsp1(tsp);
  cout << tsp.use_count() << endl;//2
  //用tsp1改变了对象的data的值,所以用tsp再访问这个对象，发现对象被改变了
  tsp1->setData(111);
  tsp->fun();//111                                                              

  shared_ptr<Test> q(new Test(20));
  cout << q.use_count() << endl;//1
  cout << tsp.use_count() << endl;//2
  //如果q不是智能指针,q指向的Test(20)这块内存就泄露了
  //q是智能指针，所以自动释放了Test(20)这块内存
  q = tsp;
  cout << q.use_count() << endl;//3
  cout << tsp.use_count() << endl;//3
  if(!q.unique()){
    cout << "不是只有一个智能指针指向了某个对象" << endl;
  }
  */

  //test3 智能指针作为函数的返回值
  /*
  auto ap = use_hun2(22);
  ap->fun();
  use_hun1(33);
  */

}

github完整代码

五，智能指针的注意事项

把shared_ptr放入容器中时，之后不再需要全部元素，只使用其中一部分的话，要用erase删除那些不再需要使用的shared_ptr。如果不erase那些不再需要使用的shared_ptr，shared_ptr就不会释放它指向的内存。

六，智能指针的小例子，让多个对象共享相同的状态。

• 有个类shared_vector，里面有个shared_ptr，指向了一个vector，类shared_vector的对象a2拷贝a1时，实现a1和a2共享vector。
• 类un_shared_vector没有使用shared_ptr，所以没有共享vector。

include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

class shared_vector{
public:
  typedef vector<string>::size_type size_type;
  shared_vector():data(make_shared<vector<string>>()){}
  shared_vector(initializer_list<string> il):
    data(make_shared<vector<string>>(il)){}
  size_type size()const{return data->size();}
  bool empty()const{return data->empty();}
  //尾部插入，删除元素
  void push_back(const string& s){data->push_back(s);}
  void pop_back(){data->pop_back();}
  //访问元素
  string& front(){return data->front();}
  string& back(){return data->back();}

private:
  shared_ptr<vector<string>> data;
};

class un_shared_vector{
public:
  typedef vector<string>::size_type size_type;
  un_shared_vector():data(vector<string>()){}
  un_shared_vector(initializer_list<string> il):data(il){}
  size_type size()const{return data.size();}
  bool empty()const{return data.empty();}
  //尾部插入，删除元素
  void push_back(const string& s){data.push_back(s);}
  void pop_back(){data.pop_back();}
  //访问元素
  string& front(){return data.front();}
  string& back(){return data.back();}

private:
  vector<string> data;
};

int main(){
  shared_vector sv{"aa","bb"};
  shared_vector sv1(sv);
  //因为sv和sv1共享同一个vector，
  //所以通过sv改变vector后，通过sv1也发现了相同的改变
  sv.push_back("cc");
  cout << sv1.back() << endl;

  un_shared_vector usv{"11","22"};
  un_shared_vector usv1(usv);
  //因为usv和usv1不共享同一个vector，
  //所以通过usv改变vector后，usv1里面的vector没有跟着变化
  usv.push_back("33");
  cout << usv1.back() << endl;
  cout << usv.back() << endl;
}

github完整代码

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